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着力提升数学实践与创新能力,建设数学建模开放式实践教学平台


  编者按:为了调动全校教师参与教学改革的积极性,鼓励教师开展教学研究活动,推广教学成果,提高教学水平和教学质量,学校开展了2016年教学改革项目结题验收和教学成果奖评选工作,此次活动评选出2016年度校级教学成果44项,其中一等奖10项、二等奖16项、三等奖18项。本报二版特开设“教学改革”专栏,选登部分获奖的教改项目成果,让广大师生更多地关注各教学单位、相关部门在教学建设、管理和改革过程中的工作进展,介绍教改过程中的创新举措和典型做法,让在校师生更加了解学校在人才培养模式改革、专业建设、课程改革、教材建设、实践教学基地建设、CDIO工程教育、卓越工程师教育、校园文化建设等方面开展的工作、取得的成效和积累的经验,为广大师生营造互相学习、互相交流、互相借鉴的良好氛围,努力提高我校的本科教学水平和人才培养质量。
按照学校“特色立校、人才强校、开放兴校”的发展战略,以应用驱动和创新驱动为主线,理学院建立了全方位、开放式的数学建模实践教学体系,切实培养学生的创造精神、实践能力与合作意识,提高我校人才培养质量。自2012年以来,理学院依托数学建模科技竞赛活动,以培养“知识+能力+素质”一体化应用型人才为目标,优化数学实践课程结构,构建了包含基础数学实验、拓展数学实验与创新应用开发实践的多层次、立体化的数学建模开放式实践教学平台。
  数学建模开放式实践教学平台始终秉承“应用数学知识解决实际问题”的教学理念,坚持“夯实数学基础、突出创新实践能力”的培养目标,主动适应供给侧改革形势下对数学能力培养的新要求,强化了信息与计算科学专业、应用统计学的专业内涵,推动了数学教学体系、教学内容及方法的改革。平台在建设的基础上,获批“本科教学工程项目”——辽宁省精品资源共享课1项,编写教材2部,自主开发的教学软件获批软件著作权8项,其中1项荣获“辽宁省第十九届教育教学信息化大赛二等奖”。平台的建设提升了数学建模科技竞赛的辐射作用,推动了我校科技竞赛活动和创新实践活动的发展,学生参加数学建模科技竞赛活动的质量和数量实现了历史性的突破,并多次获得中国数学建模竞赛一等奖、二等奖,美国数学建模竞赛奖项等奖项,获批多项省级大学生创新创业训练计划项目。
  一、培养学生数学实践能力,建设数学基础实验平台
针对以往全校非数学类专业数学实践能力差的问题,平台针对高等数学、概率论与数理统计等公共基础课程,增加数学实验部分使学生熟悉MATLAB等数学软件的基本操作;通过数据的输入和图形演示,让学生熟悉数学中的定理、公式的归纳和验证;通过实验揭示抽象的数学概念并演示其数学规律和图形规律。基础平台的设置充分考虑到我校理工科学生数学基础课程的数学实验教学建设,提高了学生的数学计算能力,突出了数学实践能力的培养。
  二、整合专业实践教学内容,开发实践教学软件,提升课程建设水平
全面整合常微分方程、数值分析、复变函数与积分变换、程序设计、数据结构、数学模型、算法设计与分析、信息论基础、信息安全、运筹学等课程的实践教学内容,信息与计算科学专业教师自主设计开发了“数值计算实验平台”“信息论实验家教学平台”“算法与程序设计综合教学平台”等教学软件。其中“算法与程序设计综合教学平台”软件获得“辽宁省教育厅第十九届教育教学信息化大赛二等奖”,“算法设计与分析”课程获批“辽宁省精品资源共享课”。平台逐步完善了专业实践的教学方法,为学生提供了适合本专业教学特色的开放性实验平台,强化了学生综合运用专业知识的能力,培养了学生的动手能力和实践能力。
  三、打破专业限制,鼓励全校学生跨专业、跨学科交流学习,提高学生协同合作能力与创新实践能力
以往的实践活动往往以班级、专业为单位开展,这样不利于跨专业的知识交流与合作,数学建模给学生提供了参加东北三省数学建模联赛、全国大学生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛的平台,尤其鼓励来自不同专业、不同学科的学生联合组队参与比赛,极大地推动了我校数学建模活动的发展,扩大了科技竞赛活动的辐射作用。同时,学校邀请大连理工大学等知名校内外专家,组织了多场数学建模讲座,将科技竞赛培训做到系统化、常态化,通过各种途径培养学生的数学建模兴趣和实践创新能力,丰富了数学建模等科技竞赛活动的教师的指导经验,打造了一支教学水平高、教学经验丰富,并且在指导学生参加数学建模竞赛上经验丰富的教师队伍。数学建模竞赛参与人数由2013年的240人提升到2017年的453人,竞赛覆盖面扩大了89%;获奖人数由2013年的140人提升到2017年的300人,获奖人数增加了114%;同时,获奖质量和级别也大幅度提升,获得国家级一等奖、二等奖及美国大赛奖项等多项大奖。
  四、打通教学与科研壁垒,丰富实验教学内容
平台打破了实验教学与科研之间的壁垒,将更多的实际问题引入教学实验,将科研项目及时转化为实验教学资源,不断更新和充实实验教学内容,使实验教学的内容更具新颖性和先进性。同时将科研方法融入实验教学活动,融合国内外信息科学、计算科学、统计学发展的新概念、新原理和新方法,不断更新和优化实验教学内容。平台积极推行“教学与科研”并重的实验教学队伍的建设,将高水平的教师和工程技术人员充实到实验教学与数学建模指导教师队伍中来。
  五、与企业共建实训基地,以“项目驱动”为核心,提高学生的应用实践能力
平台建立了分层次的实验教学模式和学校与企业联合培养人才的机制,平台与辽宁省教育厅教育信息中心、沈阳柏年信息技术发展有限公司、沈阳东软睿道教育服务有限公司等企业合作建设了实践教学基地。在与实践教学基地合作培养人才的过程中,以“项目驱动”为核心,通过让学生参与项目的实际开发,熟悉项目的开发流程,了解项目的开发技术,将课堂知识与企业实践融会贯通,提高学生的创新精神和应用实践能力。
  六、推进平台资源的内外开放,充分提高资源利用率
数学建模开放式实践教学平台面向全校学生开放。实践教学平台为理学院全体学生的实验教学、科研以及创新实践项目提供了设备资源,另外在平时课余时间可以为全校学生提供数学建模竞赛等科技竞赛的培训、指导以及训练场地。比赛期间由理学院建模协会负责面向全体参赛学生全天开放,为学生提供比赛必要的实验设备及网络资源。实践平台资源的开放,为学生参与科技竞赛提供了良好的环境和较为先进的科研资源。
  面对数学与统计等相关学科的发展,面对学校培养应用创新型人才的目标,面对国家战略、区域经济社会发展的需要,数学建模开放式实践教学平台将在现有的基础上,进一步完善资源融合与开放、科技竞赛与实验教学协同、项目驱动与企业实践结合的实验教学新模式,构建功能集约、资源优化、开放充分、运作高效的跨专业实验教学平台,进一步扩大数学建模等科技竞赛的辐射范围,加强教学科研与实验内容的结合程度,提升学生的数学实践能力和创新能力,将平台建设成为在实验教学质量、软硬件建设、科技竞赛参与程度和师资水平方面都具有先进水平的开放式实践教学平台。(理学院宫华供稿)